실내공기질 센서에대한이해3)실내... · 2016-12-27 · 작성자 양영욱이사...

작성자 양 영 욱 이사

소속팀 / 상위부서 R&D 본부

작성년월일 2016.12.16

실내공기질

센서에대한이해

Introduction

01 인간의 감각

02 인간의 오감과 센서 비교

03 센서란?

공기청정기 센서의 종류 및 감지

04 공기청정기에 사용되는 센서의 종류

05 먼지(Dust) 센서

06 가스(Gas) 센서

07 조도 센서

08 기타 센서

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시각 청각 촉각

후각 미각

위치감각전정감각

01 5감과 2가지 지각


인간의 기관 감각 센서의 종류 센서 소자

5감

눈 시각(빛)광센서

먼지센서CdS, Photo-diode, 광도전소자, 이미지센서

귀 청각(소리) 음향센서 마이크로폰, 압전소자, 진동자

피부촉각

(압력,온도,습도)

진동센서

온도센서

압력센서

Strain Gauge, 반도체 압력센서

백금/NTC 서미스터, Thermopile, T/C

저항형/용량형 습도센서

혀 미각(맛) 맛센서 PH센서, 전기화학센서, 바이오 센서

코 후각(냄새) 냄새센서 가스센서, Zirconia 소자, 알코올센서

눈,귀전정감각위치감각

중력센서자기센서

자이로(진동자이로), 가속도센서, Hall 소자Radar, Squid

02


광, 역학, 열,

자기, 화학센서

생물학적 수단

광,온도,속도,자기센서

정보는 전기신호로 출력된다

정보 및 입력 에너지출력 신호

가스,습도센서

바이오센서

03

출력된 정보는 제품의 정보처리장치(Micom)로보내져 (정보를) 판단하고, 판단 결과에 따라기기를 제어한다.


먼지센서 가스센서

반도체식

고체전해질식

적외선식

전기화학식

04

조도센서

CdS(황화카드늄)식

Photo Diode

자연대류/강제대류

적외선/Laser

중량식 / 대류식

대류방식에 의한 분류

광원에 의한 분류

포집 방식에 의한 분류


05 동작원리

ㅁ 히터 저항을 이용해 상승기류를 발생시킨다.ㅁ LED의 빛을 조사한다.

ㅁ 상승기류에 의해 센서 내부로부유 입자가 들어온다.

ㅁ 부유 입자가 발광부의 조명 영역을통과한다.

ㅁ 수광소자(Photo IC)가 렌즈를 통해부유 입자에 반사되는 검지하고,펄스 신호로 변환한다.

※ 센서 내부의 렌즈가 오염되면 올바르게 검지할 수없기 때문에 면봉을 이용하여 주기적으로 렌즈청소를 해야 한다.


05 출력 신호 및 청정도 계산


05 청정도 판정 Logic

① ② ③ ④ ⑤

2초

① ② ③ ④ ⑤

6.9 이상 심한 오염

4.8~6.9 오염

2.7~4.8 보통

0.0~2.7 청정


1962년 Seiyama와 Taguch에 의해 금속산화물 반도체인 SnO₂,ZnO,In₂O₃의 반도체형 가스센서가 처음 발표

1968년 일본의 Figaro사에 의해 상업화 후 가속됨.

기본소재 : SnO2 (산화주석)

우수한 선택도 안전성 및 빠른 응집 특성을 지님

기체 또는 액체 중에 함유 된 특정가스를 검출하여 전기적 신호로 표시

06 History


ㅁ 청정한 대기중에서는 감(感)가스재료인 산화 주석(SnO2)의 표면에 산소가 흡착한다.- 산소는 전자친화력이 있기 때문에 산화주석안의 자유전자의 흐름을 방해, 전기저항이 증대된다.

ㅁ 환원성가스인 가스에 센서가 놓여지면 산화주석의 표면에 이들 가스와 흡착산소와의 산화반응이 일어난다. - 그 결과 산화주석의 표면에 흡착되어 있던 산소는 감소하고 전자는 움직이기 쉬워져 전기저항이 감소한다.이러한 원리로 대기 중에 포함된 가스의 농도를 저항 변화에 의해 오염도를 검출한다.

- 즉, 가스센서는 오염이 심하면 낮은 저항 값을 출력하고, 청정한 상태에서는 높은 저항 값을 출력한다.

ㅁ 청정기 내부의 PCB에 센서에서 출력된 저항 값을 전압으로 변환하는 회로를 구성하고, 그 전압 값을기준으로 오염 정도를 판단한다.- 오염이 심한 경우 약 3.5V, 청정한 경우 약 1.0V가 출력된다.

06 구조 및 동작원리

금속 캡

Lead Pin

외 형

내부구조

담배를 비롯한 여러 종류의 생활환경 속의 가스와 냄새에 반응한다.


06 감도특성

가스 종류별 감도 특성 담배연기 감도특성


06 오염도 판정 Logic

적색

황색

청색


07 구조 및 동작원리

ㅁ 소재 : 사람의 눈에 보이는 가시관성의 시감 특성과 유사한 광도전소자인 CdS(황화카드늄)을 이용- 빛을 받으면 전기가 잘 통하는 소자의 성질을 이용하여 주변의 밝기를 판별한다.

ㅁ (조도)밝기의 단위인 Lux의 수치마다 해당되는 전압 값을 검출하고,공기청정기의 프로그램에서 해당 전압 값에 따라 청정기의 수면모드,일반모드를 결정한다.

조도센서 구조

CDS(빛 감지 센서)

빛을 전기 신호(전압)로 바꿈- 어두울수록 0에 가까움

빛


07 조도의 판단과 취침모드

0.91

4.90

출력전압(V)

조도(Lux)1 2 5 100

2.37

4.10

4.58

(밝음)(어두움)

취침모드

취침모드해제

2Lux 이하 상태가 10초 이상 유지될 때

4Lux 이상 상태가1분 이상 유지될 때

43


08

실내 공기 중에 포함된 300개 여종의 휘발성 유기화합물의 총 농도를 측정하는 센서

실내 공기 중에 이산화 탄소 농도를 측정하는 센서

미세먼지와 함께 일정농도 이상 장기적으로 노출 시 폐암의 원인이 되는 라돈의농도를 측정하는 센서

필터 수명이 다하면 필터 차압이 커지는 것을 측정하여 필터 교체시기를알 수 있게 하는 센서

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